Elektrik Mühendisliğinin Temelleri: hızlı tekrar paketi

Formül kâğıtları, her konunun temel yöntem adımları ve 16 alıştırma sorusu; tam çözümler en sonda.

Yeni sorularDerse dön

Yazdırma penceresinde, bir kopyayı cihazınızda saklamak için “PDF olarak kaydet” seçeneğini seçin.

1Formüller ve yöntemler

Seri ve paralel dirençler

Seri dirençler
Req = R1 + R2 + …
Paralel dirençler
1/Req = 1/R1 + 1/R2 + …
İki paralel direnç
Req = R1R2 / (R1 + R2)
Ohm yasası
V = I·R
Güç
P = V·I = I²R = V²/R

Yöntem

  1. Ağın uçlardan en uzak ucundan başlayın.
  2. Seri dirençleri toplayarak, paralel dirençleri 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + … ile birleştirin.
  3. Her adımdan sonra devreyi yeniden çizin.
  4. Uçlar arasında tek bir direnç kalana kadar tekrarlayın.

Düğüm analizi

Kirchhoff akım yasası
ΣIin = ΣIout
Kol akımı
I = (Va − Vb)/R
Referans düğüm
Vground = 0

Yöntem

  1. Bir referans düğüm (toprak) seçin ve diğer düğüm gerilimlerini adlandırın.
  2. Her bilinmeyen düğümde Kirchhoff akım yasasını yazın: her koldan çıkan akımlar giren akımlara eşittir.
  3. Her kol akımını (Va − Vb)/R olarak ifade edin.
  4. Denklem sistemini çözün, sonra gereken akımları bulun.

Thévenin ve Norton

Thévenin gerilimi
Vth = Vopen circuit
Thévenin direnci
Rth: tüm kaynaklar kapalı, a–b’den görülen
Norton akımı
IN = Vth/Rth
Yük akımı
IL = Vth/(Rth + RL)
Maksimum güç aktarımı
RL = Rth, Pmax = Vth²/(4Rth)

Yöntem

  1. Yükü çıkarın ve iki ucu a ve b olarak işaretleyin.
  2. a ve b arasındaki açık devre gerilimini bulun: bu Vth’dir.
  3. Tüm bağımsız kaynakları devre dışı bırakın ve a–b uçlarından görülen direnci bulun: bu Rth’dir.
  4. Yükü eşdeğer devreye geri bağlayın: Rth ile seri Vth.
  5. Norton eşdeğeri için dönüştürün: IN = Vth/Rth, paralel RN = Rth ile.

RC ve RL geçici rejim

Zaman sabiti
τ = RC | τ = L/R
Yanıt
x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ
DC’de kondansatör
açık devre; vC ani değişemez
DC’de bobin
kısa devre; iL ani değişemez
Kalıcı durum
t ≈ 5τ

Yöntem

  1. Anahtarlamadan hemen sonraki başlangıç değerini bulun: kondansatör gerilimi ve bobin akımı ani değişemez.
  2. Anahtarlamadan çok sonraki son değeri bulun: kondansatör açık devre, bobin kısa devre gibi davranır.
  3. Zaman sabitini bulun: kondansatörün veya bobinin gördüğü direnci kullanarak τ = RC veya τ = L/R.
  4. x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ kullanın.

AC empedans ve fazörler

Empedanslar
ZR = R, ZL = jωL, ZC = 1/(jωC)
Açısal frekans
ω = 2πf
Genlik ve açı
|Z| = √(R² + X²), φ = atan(X/R)
Fazör biçiminde Ohm yasası
V = I·Z

Yöntem

  1. Frekansı çevirin: ω = 2πf.
  2. Her reaktansı bulun: XL = ωL ve XC = 1/(ωC).
  3. Empedansları dirençler gibi Z = R + jX ile toplayın.
  4. |Z| = √(R² + X²) büyüklüğünü ve φ = atan(X/R) açısını bulun, sonra fazörlerle Ohm yasasını kullanın.

AC güç ve güç faktörü

Aktif güç
P = V·I·cos φ
Reaktif güç
Q = V·I·sin φ
Görünür güç
S = V·I = √(P² + Q²)
Güç faktörü
pf = cos φ = P/S
Kompanzasyon kondansatörü
QC = P(tan φ1 − tan φ2), C = QC/(ωV²)

Üç fazlı güç

Y bağlantı
VL = √3·Vph, IL = Iph
Δ bağlantı
VL = Vph, IL = √3·Iph
Toplam aktif güç
P = √3·VL·IL·cos φ = 3·Iph²·R
Görünür ve reaktif güç
S = √3·VL·IL, Q = P·tan φ
Kompanzasyon kondansatörleri
QC = P(tan φ1 − tan φ2), C = QC/(3ωV²)
Her kondansatör üzerindeki gerilim
Δ: VL Y: VL/√3
Motor giriş gücü
Pin = Pout/η

Transformatörler

Sarım oranı
a = N1/N2 = V1/V2
Akım oranı
I1/I2 = N2/N1 = 1/a
Anma akımı
I = S/V
Aktarılmış empedans
Z1′ = a²·ZL
Kısmi yükte bakır kaybı
Pcu = x²·Pcu,fl
Verim
η = x·S·pf/(x·S·pf + Pcore + x²·Pcu,fl)
En yüksek verim
x = √(Pcore/Pcu,fl)

2Alıştırma soruları

1.Seri ve paralel dirençlerOrta
R1​ = 12 ΩR3​ = 20 Ω+−V1​10 VR2​20 ΩAR4​8 ΩB

V1 kaynağının gördüğü eşdeğer direnç Req değerini bulun.

V1 = 10 VR1 = 12 ΩR2 = 20 ΩR3 = 20 ΩR4 = 8 Ω
Req = Ω
2.Seri ve paralel dirençlerZor
R1​ = 4 ΩR3​ = 5 ΩR5​ = 4 Ω+−V1​12 VR2​25 ΩAR4​30 ΩBR6​4 Ω

V1 kaynağının gördüğü eşdeğer direnç Req değerini bulun.

V1 = 12 VR1 = 4 ΩR2 = 25 ΩR3 = 5 ΩR4 = 30 ΩR5 = 4 ΩR6 = 4 Ω
Req = Ω
3.Düğüm analiziOrta
−+Vs​ = 4 VIs​2,5 AAR1​2 ΩR2​6 ΩB

A ile B arasındaki Vₛ gerilim kaynağının + ucu B’dedir, bu yüzden VB − VA = Vₛ yapar. Süper düğümlü düğüm analizi kullanarak VB düğüm gerilimini (topraktan ölçülen) bulun.

Is = 2,5 AVs = 4 VR1 = 2 ΩR2 = 6 Ω
VB = V
4.Düğüm analiziZor
R1​ = 30 Ω−+Vs​ = 15 V+−V1​5 VR2​12 ΩAR3​12 ΩBIs​0,5 A

A ile B arasındaki Vₛ gerilim kaynağının + ucu B’dedir, bu yüzden VB − VA = Vₛ yapar. Süper düğümlü düğüm analizi kullanarak VA düğüm gerilimini (topraktan ölçülen) bulun.

V1 = 5 VIs = 0,5 AVs = 15 VR1 = 30 ΩR2 = 12 ΩR3 = 12 Ω
VA = V
5.Thévenin ve NortonOrta
R1​ = 15 ΩR3​ = 5 Ω+−V1​10 VR2​3 ΩARL​8 ΩIL​B

a–b arasına RL = 8 Ω yük bağlanmıştır. Devrenin geri kalanını Thévenin eşdeğeriyle değiştirin ve yük akımı IL değerini bulun.

V1 = 10 VR1 = 15 ΩR2 = 3 ΩR3 = 5 ΩRL = 8 Ω
IL = A
6.Thévenin ve NortonZor
R1​ = 8 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​15 VR2​12 ΩAIs​4 ABab

Norton akımı IN değerini bulun: uçlar kısa devre edilirse a’dan b’ye akan akım.

V1 = 15 VIs = 4 AR1 = 8 ΩR2 = 12 ΩR3 = 2 Ω
IN = A
7.RC ve RL geçici rejimOrta
+−Vs​5 Vt = 0R = 10 ΩL220 mHi(t)

Anahtar t = 0’da kapanmadan önce bobinden akım geçmez. t = 30 ms anında bobinde depolanan enerji W değerini mJ cinsinden bulun.

Vs = 5 VR = 10 ΩL = 220 mHt = 30 ms
W = mJ
8.RC ve RL geçici rejimZor
+−Vs​5 Vt = 0R = ?C47 µF+−vC​

Bir zamanlayıcı, t = 0’da 5 V’luk bir kaynaktan bir direnç üzerinden yüksüz bir kondansatörü doldurmaya başlıyor. Kondansatör gerilimi 2,5 V’a ulaştığında, başlangıçtan tam 100 ms sonra tetiklemelidir. C = 47 µF ile gereken direnç R değerini bulun.

Vs = 5 VVth = 2,5 VT = 100 msC = 47 µF
R = kΩ
9.AC empedans ve fazörlerOrta
24 V60 HzR = 40 ΩL = 50 mHC = 10 µFI

Seri bir RLC devresi 24 V (rms), 60 Hz bir kaynağa bağlı. Devrenin güç faktörü cos φ değerini bulun.

V = 24 V (rms)f = 60 HzR = 40 ΩL = 50 mHC = 10 µF
cos φ =
10.AC empedans ve fazörlerZor
120 V200 HzR = 25 ΩL = 100 mHC = 10 µF+−VC​

Seri bir RLC devresi 120 V (rms), 200 Hz bir kaynağa bağlı. Kondansatör üzerindeki rms gerilim VC değerini bulun.

V = 120 V (rms)f = 200 HzR = 25 ΩL = 100 mHC = 10 µF
VC = V
11.AC güç ve güç faktörüOrta
400 V117 kW, 0,829 kW, 0,8I

400 V’luk tek fazlı bir kaynağa iki yük paralel bağlıdır: 0,8 geri güç faktörlü 17 kW’lık bir yük ve 0,8 geri güç faktörlü 9 kW’lık bir yük. Kaynağın gördüğü toplam güç faktörü cos φ değerini bulun.

V = 400 VP1 = 17 kW, pf1 = 0,8 geriP2 = 9 kW, pf2 = 0,8 geri
cos φ =
12.AC güç ve güç faktörüZor
P1​ = 79 kWQ1​S1​φ

200 kVA’lık tek fazlı bir transformatör 0,8 geri güç faktöründe 79 kW’lık bir yükü besliyor. Transformatör kVA değerine ulaşmadan önce dirençsel (birim güç faktörlü) yük olarak ne kadar ek aktif güç ΔP eklenebilir?

Smax = 200 kVAP1 = 79 kWpf1 = 0,8
ΔP = kW
13.Üç fazlı güçOrta
ABCVL​ = 690 VIL​ = 120 Acos φ = 0,82geri

Dengeli üç fazlı bir yük, fazlar arası gerilimi 690 V olan bir kaynaktan 120 A hat akımı çekiyor. Güç faktörü 0,82 geri. Yükün çektiği toplam aktif güç P değerini kW cinsinden bulun.

VL = 690 VIL = 120 Acos φ = 0,82
P = kW
14.Üç fazlı güçZor
P = 300 kWφ1​S1​Q2​QC​

Dengeli üç fazlı bir yük, 415 V (fazlar arası), 60 Hz bir kaynaktan 0,72 geri güç faktöründe 300 kW çekiyor. Yüke paralel bağlanan üç fazlı bir kondansatör grubu toplam güç faktörünü 0,95 geriye yükseltmelidir. Aktif güç aynı kalır. Kondansatörler Δ bağlıdır. Her kondansatörün kapasitansı Cph değerini µF cinsinden bulun.

P = 300 kWpf1 = 0,72pf2 = 0,95VL = 415 Vf = 60 Hz
Cph = µF
15.TransformatörlerOrta
2400 V240 VIHV​ = ?ILV​250 kVA

Tek fazlı 250 kVA, 2400/240 V bir transformatör anma yükünde çalışıyor. İdeal kabul edin. Yüksek gerilim sargısındaki akım IHV değerini bulun.

S = 250 kVAV1 = 2400 VV2 = 240 V
IHV = A
16.TransformatörlerZor
200 kVA

Tek fazlı 200 kVA bir transformatörün demir kaybı 1000 W, anma yükündeki bakır kaybı 1500 W’tır. Verimi hangi yükte Sη,max, kVA cinsinden, en yüksektir?

S = 200 kVAPcore = 1000 WPcu,fl = 1500 W
Sη,max = kVA

3Çözeltiler

1.Seri ve paralel dirençler

Cevap: Req = 23,67 Ω

Seri ve paralel dirençler: seride her dirençten aynı akım geçer ve R = R₁ + R₂ + …. Paralelde her direncin gerilimi aynıdır ve 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Merdiven ağı, tek bir eşdeğer direnç kalana kadar çift çift indirgenir.

R1​ = 12 ΩR3​ = 20 Ω+−V1​10 VR2​20 ΩAR4​8 ΩB

Dirençleri en uzak uçtan birleştirin

Kaynağa en uzak uçtan başlayıp ona doğru geri gelin. Aynı akımı taşıyan dirençler seri; aynı iki düğüm arasındaki dirençler paraleldir.

R3 + R4 = 20 + 8 = 28 Ω
R2 ∥ 28 = 20·28/(20+28) = 11,67 Ω
Req = R1 + 11,67 = 12 + 11,67 = 23,67 Ω

Cevap

Req = 23,67 Ω
2.Seri ve paralel dirençler

Cevap: Req = 11,79 Ω

Seri ve paralel dirençler: seride her dirençten aynı akım geçer ve R = R₁ + R₂ + …. Paralelde her direncin gerilimi aynıdır ve 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Merdiven ağı, tek bir eşdeğer direnç kalana kadar çift çift indirgenir.

R1​ = 4 ΩR3​ = 5 ΩR5​ = 4 Ω+−V1​12 VR2​25 ΩAR4​30 ΩBR6​4 Ω

Dirençleri en uzak uçtan birleştirin

Kaynağa en uzak uçtan başlayıp ona doğru geri gelin. Aynı akımı taşıyan dirençler seri; aynı iki düğüm arasındaki dirençler paraleldir.

R5 + R6 = 4 + 4 = 8 Ω
R4 ∥ 8 = 6,316 Ω
R3 + 6,316 = 11,32 Ω
R2 ∥ 11,32 = 7,79 Ω
Req = R1 + 7,79 = 4 + 7,79 = 11,79 Ω

Cevap

Req = 11,79 Ω
3.Düğüm analizi

Cevap: VB = 6,75 V

Düğüm analizi: bir referans düğüm seçin, bilinmeyen düğüm gerilimlerini adlandırın, Ohm yasasını (I = ΔV/R) kullanarak her bilinmeyen düğümde Kirchhoff akım yasasını yazın ve denklemleri çözün.

Süper düğüm oluşturun

A ile B arasındaki gerilim kaynağı bilinmeyen bir akım taşır, bu yüzden A veya B için ayrı ayrı KAY yazılamaz. A, B ve kaynağı tek bir süper düğüm içine alın: ona giren akım çıkan akıma eşittir.

VB = VA + Vs = VA + 4
VA/R1 + VB/R2 = Is

Çözün

VA/2 + (VA + 4)/6 = 2,5
VA = (2,5 − 4/6)/(1/2 + 1/6) = 2,75 V
VB = 2,75 + 4 = 6,75 V

Cevap

VB = 6,75 V
4.Düğüm analizi

Cevap: VA = −2,917 V

Düğüm analizi: bir referans düğüm seçin, bilinmeyen düğüm gerilimlerini adlandırın, Ohm yasasını (I = ΔV/R) kullanarak her bilinmeyen düğümde Kirchhoff akım yasasını yazın ve denklemleri çözün.

Süper düğüm oluşturun

A ile B arasındaki gerilim kaynağı bilinmeyen bir akım taşır, bu yüzden A veya B için ayrı ayrı KAY yazılamaz. A, B ve kaynağı tek bir süper düğüm içine alın: ona giren akım çıkan akıma eşittir.

VB = VA + 15
(VA − V1)/R1 + VA/R2 + VB/R3 = Is

Çözün

(VA − 5)/30 + VA/12 + (VA + 15)/12 = 0,5
VA·(1/30 + 1/12 + 1/12) = 0,5 + 5/30 − 15/12 = −0,5833
VA = −0,5833/0,2 = −2,917 V
VB = 12,08 V

Cevap

VA = −2,917 V
5.Thévenin ve Norton

Cevap: IL = 0,1075 A

Thévenin teoremi: her doğrusal iki uçlu ağ, Rth direncine seri tek bir Vth gerilim kaynağı gibi davranır. Norton teoremi aynı ağı Rth ile paralel IN = Vth/Rth akım kaynağı olarak verir.

R1​ = 15 ΩR3​ = 5 ΩKISA DEVRER2​3 ΩAabRth​

Tüm kaynaklar kapalıyken Rth’yi bulun

Gerilim kaynaklarını kısa devre, akım kaynaklarını açık devreyle değiştirin, sonra devreye a–b’den bakın.

R1 ∥ R2 = 15·3/(15+3) = 2,5 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 2,5 + 5 = 7,5 Ω
R1​ = 15 ΩR3​ = 5 Ω+−V1​10 VR2​3 ΩAab+−Vth​

Açık devre gerilimi Vth’yi bulun

a–b açıkken R₃’ten akım geçmez, bu yüzden üzerinde düşüm yoktur ve V_b = V_A olur. R₁ ve R₂ bir gerilim bölücü oluşturur.

Vth = V1·R2/(R1+R2) = 10·3/(15+3) = 1,667 V
Rth​ = 7,5 Ω+−Vth​1,667 VRL​8 ΩIL​

Yükü Thévenin eşdeğerine bağlayın

Thévenin kaynağı ve seri R_th, a–b’de özgün devreyle tamamen aynı davranır; bu yüzden yük basit bir seri çevre görür.

IL = Vth/(Rth + RL) = 1,667/(7,5 + 8) = 0,1075 A
6.Thévenin ve Norton

Cevap: IN = 5,324 A

Thévenin teoremi: her doğrusal iki uçlu ağ, Rth direncine seri tek bir Vth gerilim kaynağı gibi davranır. Norton teoremi aynı ağı Rth ile paralel IN = Vth/Rth akım kaynağı olarak verir.

R1​ = 8 ΩR3​ = 2 ΩKISA DEVRER2​12 ΩAAÇIKBabRth​

Tüm kaynaklar kapalıyken Rth’yi bulun

Gerilim kaynaklarını kısa devre, akım kaynaklarını açık devreyle değiştirin, sonra devreye a–b’den bakın.

R1 ∥ R2 = 8·12/(8+12) = 4,8 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 4,8 + 2 = 6,8 Ω
R1​ = 8 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​15 VR2​12 ΩAIs​4 ABab+−Vth​

Açık devre gerilimi Vth’yi bulun

a–b açıkken Iₛ’nin tek yolu R₃ üzerinden A düğümüne gitmektir. V_A’yı V₁ ve Iₛ’nin süperpozisyonuyla bulun, sonra R₃ üzerindeki düşümü ekleyin.

VA = V1·R2/(R1+R2) + Is·(R1∥R2) = 9 + 4·4,8 = 28,2 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 28,2 + 4·2 = 36,2 V
IN​5,324 ARth​6,8 Ωab

Norton eşdeğeri

Norton kaynağı, aynı devrenin R_th ile paralel bir akım kaynağı olarak görünümüdür. Akımı, a–b’deki kısa devre akımıdır.

IN = Vth/Rth = 36,2/6,8 = 5,324 A
7.RC ve RL geçici rejim

Cevap: W = 15,23 mJ

Birinci derece geçici rejim: tek kondansatörlü veya tek bobinli bir devrede her gerilim ve akım başlangıç değerinden son değerine üstel olarak gider: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, τ = RC veya τ = L/R ile. Yaklaşık 5τ sonra devre oturur.

Zaman sabiti ve son akım

Anahtar kapandıktan uzun süre sonra bobin kısa devre gibi davranır; bu yüzden son akımı yalnızca R belirler.

τ = L/R = 220 mH / 10 Ω = 22 ms
i(∞) = Vs/R = 5/10 = 0,5 A

Verilen andaki akım

i(t) = 0,5·(1 − e−30/22) = 0,3721 A

Depolanan enerji

W = ½·L·i² = ½·220·0,3721² = 15,23 mJ

Cevap

W = 15,23 mJ
8.RC ve RL geçici rejim

Cevap: R = 3,07 kΩ

Birinci derece geçici rejim: tek kondansatörlü veya tek bobinli bir devrede her gerilim ve akım başlangıç değerinden son değerine üstel olarak gider: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, τ = RC veya τ = L/R ile. Yaklaşık 5τ sonra devre oturur.

Gerekli zaman sabiti

2,5 = 5·(1 − e−100/τ) → τ = 100/ln(5/(5 − 2,5))
τ = 100/0,6931 = 144,3 ms

Direnç

kΩ çarpı µF milisaniye verir.

R = τ/C = 144,3/47 = 3,07 kΩ

Cevap

R = 3,07 kΩ
9.AC empedans ve fazörler

Cevap: cos φ = 0,1602

Fazörlerle AC devreleri: direnç, bobin ve kondansatörün empedansları R, jωL ve 1/(jωC)’dir; ω = 2πf. Seride empedanslar dirençler gibi, ancak karmaşık sayı olarak toplanır. Rms akım ve gerilim |Z| ile Ohm yasasına uyar.

Reaktanslar

XL = 18,85 Ω, XC = 265,3 Ω

Empedans

|Z| = √(40² + (−246,4)²) = 249,6 Ω

Güç faktörü

cos φ = R/|Z| = 40/249,6 = 0,1602
Devre kapasitiftir, bu yüzden güç faktörü ileridir.

Cevap

cos φ = 0,1602
10.AC empedans ve fazörler

Cevap: VC = 182,1 V

Fazörlerle AC devreleri: direnç, bobin ve kondansatörün empedansları R, jωL ve 1/(jωC)’dir; ω = 2πf. Seride empedanslar dirençler gibi, ancak karmaşık sayı olarak toplanır. Rms akım ve gerilim |Z| ile Ohm yasasına uyar.

Reaktanslar

ω = 2πf = 2π·200 = 1257 rad/s
XL = ωL = 1257·0,1 = 125,7 Ω
XC = 1/(ωC) = 1/(1257·10·10⁻⁶) = 79,58 Ω

Empedans

Seride empedanslar karmaşık sayılar olarak toplanır: Z = R + j(XL − XC).

|Z| = √(R² + (XL − XC)²) = √(25² + (46,09)²) = 52,43 Ω

Akım

Seri devrenin her elemanından aynı akım geçer.

I = V/|Z| = 120/52,43 = 2,289 A

Kondansatör gerilimi

VC = I·XC = 2,289·79,58 = 182,1 V

Cevap

VC = 182,1 V
11.AC güç ve güç faktörü

Cevap: cos φ = 0,8

AC güç: görünür güç S = V·I (VA), faydalı iş yapan aktif güç P = S·cos φ (W) ile kaynak ve yük arasında gidip gelen reaktif güç Q = S·sin φ (var) olarak ayrılır. Güç faktörü cos φ’dir. Paralel bir kondansatör reaktif gücü yerinde sağlar, böylece aynı aktif güç için hat akımı düşer.

Her yükün reaktif gücü

Geri güç faktörlü yük reaktif güç çeker (Q > 0); ileri güç faktörlü yük reaktif güç verir (Q < 0).

Q1 = 17·tan(arccos 0,8) = 12,75 kvar
Q2 = 9·tan(arccos 0,8) = 6,75 kvar

Toplamlar

P = 17 + 9 = 26 kW
Q = 12,75 + 6,75 = 19,5 kvar
S = √(26² + 19,5²) = 32,5 kVA

Toplam güç faktörü

cos φ = P/S = 26/32,5 = 0,8 geri

Cevap

cos φ = 0,8
12.AC güç ve güç faktörü

Cevap: ΔP = 112 kW

AC güç: görünür güç S = V·I (VA), faydalı iş yapan aktif güç P = S·cos φ (W) ile kaynak ve yük arasında gidip gelen reaktif güç Q = S·sin φ (var) olarak ayrılır. Güç faktörü cos φ’dir. Paralel bir kondansatör reaktif gücü yerinde sağlar, böylece aynı aktif güç için hat akımı düşer.

Mevcut yükün reaktif gücü

Q1 = 79·tan(arccos 0,8) = 59,25 kvar

En büyük toplam aktif güç

Tam değerde S = Smax’tır ve Q dirençsel yükle değişmez.

P = √(Smax² − Q1²) = √(200² − 59,25²) = 191 kW

Ek aktif güç

ΔP = 191 − 79 = 112 kW

Cevap

ΔP = 112 kW
13.Üç fazlı güç

Cevap: P = 117,6 kW

Dengeli üç fazlı sistemler: Y (yıldız) bağlantıda fazlar arası gerilim faz geriliminin √3 katıdır, VL = √3·Vph, ve hat akımı faz akımına eşittir. Δ (üçgen) bağlantıda fazlar arası gerilim faz gerilimine eşittir ve hat akımı faz akımının √3 katıdır, IL = √3·Iph. Toplam güç bir fazın gücünün üç katıdır: P = 3·Vph·Iph·cos φ = √3·VL·IL·cos φ.

Görünür güç

S = √3·VL·IL = √3·690·120 = 143,4 kVA

Aktif güç

P = S·cos φ = 143,4·0,82 = 117,6 kW

Cevap

P = 117,6 kW
14.Üç fazlı güç

Cevap: Cph = 978,3 µF

Dengeli üç fazlı sistemler: Y (yıldız) bağlantıda fazlar arası gerilim faz geriliminin √3 katıdır, VL = √3·Vph, ve hat akımı faz akımına eşittir. Δ (üçgen) bağlantıda fazlar arası gerilim faz gerilimine eşittir ve hat akımı faz akımının √3 katıdır, IL = √3·Iph. Toplam güç bir fazın gücünün üç katıdır: P = 3·Vph·Iph·cos φ = √3·VL·IL·cos φ. Güç faktörü düzeltme: kondansatörler reaktif gücü yerinde sağlar, QC = P·(tan φ1 − tan φ2). Üç kondansatörün her biri QC/3 = V²·ω·C sağlar; burada V o kondansatör üzerindeki gerilimdir: Δ grupta VL, Y grupta VL/√3.

Önce ve sonra reaktif güç

Aktif güç değişmediği için her güç faktörü reaktif gücü belirler: Q = P·tan φ.

Q1 = 300·tan(acos 0,72) = 300·0,9639 = 289,2 kvar
Q2 = 300·tan(acos 0,95) = 300·0,3287 = 98,61 kvar

Kondansatörlerin sağladığı reaktif güç

QC = Q1 − Q2 = 190,6 kvar

Faz başına kapasitans

Δ grupta her kondansatör iki hat arasına bağlıdır.

V = 415 V, ω = 2π·60 = 377 rad/s
Cph = (QC/3)/(ω·V²) = 63517/(377·415²) = 978,3 µF

Cevap

Cph = 978,3 µF
15.Transformatörler

Cevap: IHV = 104,2 A

İdeal transformatör: gerilimler sarım sayılarının oranında, akımlar ters oranda bulunur: V₁/V₂ = N₁/N₂ = a ve I₁/I₂ = N₂/N₁ = 1/a; böylece giriş gücü çıkış gücüne eşittir, V₁·I₁ = V₂·I₂. Sekonderdeki bir Z yük empedansı primerden a²·Z olarak görünür.

Anma akımı

İki sargı da aynı görünür gücü taşır.

IHV = S/V = 250000/2400 = 104,2 A

Cevap

IHV = 104,2 A
16.Transformatörler

Cevap: Sη,max = 163,3 kVA

Transformatör kayıpları: demir kaybı (histerezis ve girdap akımları) gerilime bağlıdır ve her yükte aynıdır. Sargılardaki bakır kaybı akımın karesiyle değişir; bu yüzden anma yükünün x kesrinde x²·Pcu,fl olur. Verim η = Pout/(Pout + Pcore + Pcu), burada Pout = x·S·pf. Verim, bakır kaybının demir kaybına eşit olduğu yükte en yüksektir.

Bakır kaybı demir kaybına eşittir

x²·1500 = 1000 → x = √(1000/1500) = 0,8165

En yüksek verimdeki yük

Sη,max = x·S = 0,8165·200 = 163,3 kVA

Cevap

Sη,max = 163,3 kVA

ExamProblems · examproblems.com/courses/electrical-engineering-fundamentals